掘進擾動下斷層帶煤體瓦斯異常分布特征研究

一：作者

    周勇 1，馬桂霞 2，周愛桃 3，劉賽菲 3

（1.國家能源集團烏海能源有限責任公司，內蒙古 烏海 016099；2．德礦事業(yè)（北京）科技有限公司，北京 100086；3．中國礦業(yè)大學（北京） 應急管理與安全工程學院，北京 100083）

二：摘要

    斷層帶的結構異性會導致介質滲透性的非均質性和各向異性，這對煤體內瓦斯?jié)B流過程有重要影響。通過建立受掘進應力影響下的煤體滲透率模型和橫向各向同性斷層滲透率模型，利用 COMSOL 數(shù)值模擬軟件對其進行解算分析，得出受斷層影響的掘進工作面前方應力場及滲透率的演化特征規(guī)律。結果表明：受掘進應力影響，暴露面前方出現(xiàn)明顯應力分帶現(xiàn)象，塑性變形延續(xù)到距暴露面 5 m 處，且出現(xiàn)塑性區(qū)階躍現(xiàn)象；考慮非均質斷層的裂隙及煤基質瓦斯壓力梯度分別為 0.043、0.042 MPa/m，明顯大于考慮均質斷層的裂隙及煤基質瓦斯壓力梯度，而且斷層區(qū)域內滲透出現(xiàn)驟降及突增的現(xiàn)象，在斷層核區(qū)域內滲透率降至最低為 6.438 3×10-18m2，是煤層初始滲透率的 1/7；斷層影響區(qū)域瓦斯壓力梯度大，透氣性能低，驗證了斷層區(qū)域蘊育煤與瓦斯突出危險性高的合理性。

三：關鍵詞

    斷層帶結構異性；瓦斯異常；非均質性；煤巷掘進；橫向各向同性滲透率模型；流固耦合